SU1710814A1 - Injector atomizer for internal combustion engine - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к двигателе- строению, а именно к устройствам подачи топлива в камеру сгорани . Наиболее эффективно применение форсунки дл  быстроходных дизелей. Цель изобретени  - улуч- шение качества распыла топлива, улучшение его сгорани  и экономи  топлива за счет лучшего его сгорани . Распылитель топливной форсунки дл  двигател  внутреннего сгорани  содержит полый корпус с соосно выполненным в нем седлом, колодцем и центральным сопловым отверстием, запорную иглу с запорной поверхностью и штифтом, размещенную в полости корпуса с образованием подыгольной камеры и возможностью взаимодействи  запорной поверхности с седлом, и вихреобразующее устройство, выполненное в виде полой вставки с каналами треугольного профил , расположенными по касательной к сопловому отверстию. Причем штифт размещен на запорной игле с возможностью перекрыти  выхода каналов вставки при положении запорной иглы на седле. Вставка размещена под запорной поверхностью иглы, каналы вставки сообщают колодец с сопловым отверстием. Каналы вставки расположены радиально отно- сительно соплового отверсти . Каналы вставки выполнены так, что выход по крайней мере одного канала своей нижней точкой расположен на уровне входа соплового отверсти . Сечени  каналов могут быть выполнены в виде треугольника, окружности и любого многоугольника. Каналы во вставке могут быть выполнены так, что в горизонтальной плоскости их оси лежат на радиусах соплового отверсти , а в вертикальной плоскости их оси расположены под углом 15-75° к горизонтали в зависимости от требований к форме факела распыла. 1 з. п. ф-лы, 7 ил. SS (ЛThe invention relates to an engine-building, namely, to devices for feeding fuel into a combustion chamber. The most effective use of nozzles for high-speed diesel engines. The purpose of the invention is to improve the quality of the atomization of the fuel, improve its combustion and save fuel due to its better combustion. The fuel injector nozzle for an internal combustion engine contains a hollow body with a saddle, a barrel and a central nozzle opening coaxially therein, a locking needle with a locking surface and a pin placed in the body cavity with the formation of a podgolny chamber and the ability of the locking surface to interact with the saddle, and a vortex-forming device , made in the form of a hollow insert with channels of a triangular profile, located tangentially to the nozzle hole. Moreover, the pin is placed on the locking needle with the possibility of blocking the exit channels insert when the position of the locking needle on the saddle. The insert is located under the locking surface of the needle, the insertion channels communicate a well with a nozzle hole. The insertion channels are located radially relative to the nozzle orifice. The insertion channels are made so that the output of at least one channel with its lower point is located at the level of the inlet of the nozzle orifice. Channel sections can be made in the form of a triangle, a circle and any polygon. The channels in the insert can be made so that in the horizontal plane their axes lie on the radii of the nozzle orifice, and in the vertical plane their axes are at an angle of 15-75 & to the horizontal, depending on the requirements for the shape of the spray. 1 h. the item of f-ly, 7 ill. SS (L

Description

Изобретение относитс  к двигателестрое- нию, а именно к устройствам подачи топлива в камеру сгорани , наиболее эффективно применение форсунки дл  быстроходных дизелей.The invention relates to engine building, namely, to devices for feeding fuel into a combustion chamber, the most efficient use of a nozzle for high-speed diesel engines.

Известна конструкци  топливной форсунки , содержаща  корпус с распылителем, имеющим сопловое отверстие и расположенную в корпусе иглу с уплотнительным конусом и штифтом, и дозирующее устройство , выполненное в виде косого среза штифта иглы, взаимодействующего с сопловым отверстием.A fuel injector structure is known, comprising a housing with a spray gun having a nozzle opening and a needle located in the housing with a sealing cone and a pin, and a metering device made in the form of an oblique cut of the needle pin interacting with the nozzle opening.

Недостатком данной конструкции  вл етс  большой расход топлива за счет поД- текани  по диаметру штифта в сопловомThe disadvantage of this design is high fuel consumption due to D-flow across the diameter of the pin in the nozzle

отверстии, особенно на малых расходах. Известный способ дозировани  позвол ет производить дозирование в очень широких пределах, но дозирование возможно с очень большими допусками расхода топлива. Существенным недостатком известной конструкции  вл етс  плохой распыл топлива, а следовательно, низкий эффект сгорани  топлива, низкие показатели экономичности двигател .hole, especially at low cost. The known dosing method allows dosing in very wide limits, but dosing is possible with very large tolerances of fuel consumption. A significant disadvantage of the known construction is the poor spraying of the fuel, and, consequently, the low burning effect of the fuel, the low efficiency of the engine.

Наиболее близким техническим решением  вл етс  распылитель форсунки дл  двигател  внутреннего сгорани , содержащий полый корпус с соосно выполненным в нем седлом, колодцем и центральным сопловым отверстием, запорную иглу с запорной поЈThe closest technical solution is an injector nozzle for an internal combustion engine, comprising a hollow body with a saddle, a well and a central nozzle opening coaxially formed therein, a stop needle with a stop valve.

зерхностью и штифтом, размещенную в полости корпуса с образованием подыгольной камеры, камеры под штифтом и возможностью взаимодействи  запорной поверхности иглы с седлом, и вихреобразующее устройство, выполненное в виде полой вставки с каналами треугольного профил , расположенными по касательной к сопловому отверстию, причем штифт размещен на запорной игле с возможностью перекрывани  выхода каналов вставки при положении запорной иглы на седле, причем каналы вставки сообщают между собой объем подыгольной камеры, объем камеры под штифтом с центральным сопловым отверстием.surface and pin placed in the body cavity with the formation of the sub-chamber, camera under the pin and the ability of the needle locking surface to interact with the saddle, and a vortex-forming device made in the form of a hollow insert with channels of a triangular profile tangentially to the nozzle hole, and the pin is placed on shut-off needle with the possibility of blocking the exit of the insertion channels at the position of the locking needle on the saddle, with the insertion channels communicating among themselves the volume of the sub-chamber, the volume of the chamber under pin with a central nozzle hole.

Однако в известном распылителе топливе проход  под давлением по каналам вкладыша , приобретает определенную скорость и энергию, но струи топлива от взаимодействи  со стенками камеры под штифтом, расположенной перед сопловым отверстием, в результате возникающих сил трени  тер ют часть своей энергии и скорость, что существенным образом вли ет на распыл топлива, значительно ухудша  его.However, in a known fuel sprayer, the passage of pressure through the liner channels acquires a certain speed and energy, but the fuel jets from interacting with the chamber walls under the pin located in front of the nozzle orifice, as a result of the frictional forces, lose some of their energy and speed, which significantly It affects the spray of fuel, significantly worsening it.

Кроме того, с уменьшением расхода топлива , т. е. с уменьшением зазора между седлом и запорной иглой, на выходе каналов увеличиваетс  ,гидравлическое сопротивление , что приводит к ухудшению распыла топлива при работе двигател  с неполной нагрузкой, а также в начале и в конце впрыска на всех режимах работы двигател , включа  максимальный таз. Расположение тангенциальных каналов в известной конструкции на одном уровне относительно входа соплового отверсти  содержит в себе тот недостаток, что не обеспечиваетс  возможность более плавной регулировки подаваемого количества топлива, так как все тангенциальные каналы при подъеме иглы начинают приоткрыватьс  одновременно на одинаковую величину.чIn addition, with a decrease in fuel consumption, i.e., with a decrease in the gap between the seat and the locking needle, the flow resistance increases at the exit of the channels, which leads to a deterioration of fuel spray when the engine is operating at partial load and also at the beginning and at the end of injection in all engine operating modes, including the maximum pelvis. The location of the tangential channels in the known construction on the same level relative to the entrance of the nozzle hole contains the disadvantage that it is not possible to more smoothly adjust the amount of fuel supplied, since all the tangential channels when lifting the needle begin to open at the same time by the same value.

Цель изобретени  - улучшение распыла топлива и более точна  регулировка топливной струи, а также экономи  топлива за счет этого.The purpose of the invention is to improve the atomization of the fuel and more precisely to adjust the fuel jet, as well as to save fuel through this.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в распылителе форсунки дл  двигател  внутреннего сгорани , содержащем полый корпус с соосно выполненным в нем седлом, колодцем и центральным сопловым отверстием, запорную иглу с запорной поверхностью и штифтом, размещенную в полости корпуса с образованием подыгольной камеры и возможностью взаимодействи  запорной поверхности с седлом, и вихреобразующее устройство ,, выполненное в виде полой вставки с каналами треугольного профил , расположенными по касательной к сопловому отверстию , причем штифт размещен на запорной игле с возможностью перекрыти  выхода каналов вставки при положении запорной иглы на седле, вставка размещена под запорной поверхностью иглы, а каналы вставкиThis goal is achieved by the fact that in the nozzle sprayer for an internal combustion engine, comprising a hollow body with a saddle, a well and a central nozzle opening coaxially formed therein, a locking needle with a locking surface and a pin placed in the body cavity with the formation of an armpit chamber and the ability of the locking device to interact surfaces with a saddle, and a vortex generator ,, made in the form of a hollow insert with channels of a triangular profile, which are tangential to the nozzle hole, the pin azmeschen for locking the needle with the possibility of overlapping exit channels when inserting the needle stop position on the seat, the insert stop surface is placed under the needle and insertion channels

сообщают колодец с сопловым отверстием. Кроме того, каналы вставки расположены радиально относительно соплового отверсти .reported well with a nozzle hole. In addition, the insertion channels are located radially relative to the nozzle orifice.

На фиг. I показан распылитель, разрез (вариант I . расположени  каналов); на фиг. 2 - то же (вариант II расположени  каналов); на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1 (вариант I выполнени  каналов); на фиг. 4-FIG. I shows the nebulizer, section (option I. the location of the channels); in fig. 2 - the same (version II of the location of the channels); in fig. 3 shows section A-A in FIG. 1 (option I run channels); in fig. four-

то же (вариант II расположени  каналов); на фиг. 5 - сечение Б-Б (треугольное сечение каналов); на фиг. 6 - то же .(сечение каналов в виде окружности); на фиг. 7 - график изменени  ра-схода топлива в зависимости от давлени  дл  каналов треугольного сечени .the same (option II of the location of channels); in fig. 5 - section BB (triangular section of channels); in fig. 6 - the same. (Cross-section of channels in the form of a circle); in fig. 7 is a graph of fuel flow dissipation versus pressure for triangular channels.

Распылитель форсунки дл  двигател  внутреннего сгорани  содержит полый корпус 1 с соосно выполненными в нем седлом 2, колодцем 3 и центральным сопловым отверс0 тием 4, запорную иглу 5 с запорной поверхностью 6 и штифтом 7, размещенную в полости корпуса 1 с образованием подыгольной камеры 8 и возможностью взаимодействи  запорной поверхности 6 с седлом 2, и вихреобразующее устройство, выполненное в виде полой вставки 9 с каналами 10 треугольного профил  (фиг. 5), расположенными по касательной к сопловому отверстию 4, причем штифт 7 размещен на запорной иг- . ле 5 с возможностью перекрыти  выхода 11The injector nozzle for an internal combustion engine contains a hollow body 1 with a saddle 2, a well 3 and a central nozzle hole 4 coaxially formed therein, a central nozzle hole 4, a locking needle 5 with a locking surface 6 and a pin 7 placed in the cavity of the body 1 with formation of the sub-chamber 8 and possibility interaction of the locking surface 6 with a saddle 2, and a vortex-forming device made in the form of a hollow insert 9 with channels 10 of a triangular profile (FIG. 5), located tangentially to the nozzle orifice 4, the pin 7 being placed on the zap the SG-polar. le 5 with the ability to block output 11

0 каналов 10 вставки 9 при положении запорной иглы 5 на седле 2. Вставка 9 размещена под запорной поверхностью 6 иглы 5, каналы 10 вставки 9 сообщают колодец 3 с сопловым отверстием 4. Каналы 10 вставки 9 расположены радиально относительно соп5 левого отверсти  4. Каналы 10 вставки 9 выполнены так, что выход 11 по крайней мере одного канала 10 расположен на уровне С входа соплового отверсти  4. Сечени  каналов 10 могут быть выполнены в виде0 channels 10 of the insert 9 at the position of the locking needle 5 on the saddle 2. The insert 9 is placed under the locking surface 6 of the needle 5, the channels 10 of the insert 9 communicate the well 3 with the nozzle hole 4. The channels 10 of the insert 9 are located radially relative to the sop5 of the left hole 4. Channels 10 the inserts 9 are made so that the output 11 of at least one channel 10 is located at the level C of the entrance of the nozzle orifice 4. The sections of the channels 10 can be made in the form

„ окружности (фиг. 6) или любого многоугольника .„A circle (fig. 6) or any polygon.

Каналы 10 могут быть выполнены во вставке 9 так, что в горизонтальной плоскости оси их лежат на радиусах соплового отверсти  4, а в вертикальной плоскостиChannels 10 can be made in box 9 so that in the horizontal plane their axes lie on the radii of the nozzle orifice 4, and in the vertical plane

5 их оси расположены под углом 15-75° к горизонтали в зависимости от требований к форме факела распыла (фиг. 2 и 4, вариант II расположени  каналов).5, their axes are located at an angle of 15-75 ° to the horizontal, depending on the requirements for the shape of the spray pattern (Fig. 2 and 4, option II for positioning the channels).

Распылитель работает следующим образом .The spray works as follows.

0 При движении штифта 7 вверх он взаимодействует с внутренними стенками соплового отверсти  4, приоткрыва  на нужную величину выходы 11 каналов 10. За счет того, что длина каналов 10 невелика и регулирование (перекрытие выхода 11 каналов Ifr штифтом 7) проходит не на входе в канал 10, а на выходе из него, скорость потоков топлива в них не уменьшаетс , а за счет тангенциального расположени  каналов 10 потоки топлива по выходу из каналов 10 закручиваютс , соудар ютс  друг с другом, дроб тс  дополнительно в результате соударени , чем достигаетс  короткий распыл топливной смеси и, следовательно, ее сгорание.0 When the pin 7 moves upwards, it interacts with the inner walls of the nozzle orifice 4, slightly opening the outputs 11 channels 10. The length of the channels 10 is small and regulation (overlapping the output of 11 channels Ifr with the pin 7) does not pass at the channel entrance 10, and at the exit from it, the flow rate of the fuel in them is not reduced, and due to the tangential arrangement of the channels 10, the fuel flows at the exit of the channels 10 twist, collide with each other, are crushed further as a result of the impact, thus achieving short cue sprayed fuel mixture and, therefore, its combustion.

В зависимости от положени  штифта 7 по высоте сечени  канала 10 выходы приоткрываютс , на определенную величину, дозиру  количество топлива. Такое взаимодействие штифта 7 с выходным сечением канала 10 позвол ет дозировать количество топлива от самых малых объемов до максимального , на которое рассчитаны полные сечени  каналов 10.Depending on the position of the pin 7 along the height of the cross section of the channel 10, the outlets open a certain amount by metering the amount of fuel. Such an interaction of the pin 7 with the output section of the channel 10 allows the amount of fuel to be metered from the smallest to the maximum volume, for which the total sections of the channels 10 are calculated.

Эффект возможности дозировать топливо от самых малых расходов увеличиваетс  еще и за счет того, что выходы 11 каналов 10 могут быть выполнены на разной высоте, однако, хот  бы один выход 11 по своему положению, т. е. его низша  точка, лежит на уровне С. Тогда при движении штифта 7 вверх сначала начинает приоткрыватьс  один выход 11, что задает определенную дозу, а затем последовательно вступают в работу следующие каналы 10, последовательно увеличива  количество подаваемого топлива. Кроме того, различна  форма выполнени  сечений каналов 10, например в виде треугольника или окружности, или любого многоугольника, обеспечивает возможность задать определенное проходное сечение в единицу времени, что способствует заданной; требуемой величине расхода топлива.The effect of the ability to dose the fuel from the smallest costs increases also due to the fact that the outputs of the 11 channels 10 can be performed at different heights, however, at least one output 11 in its position, i.e. its lowest point, lies at the level C Then, when the pin 7 moves upward, one exit 11 starts to open slightly, which sets a certain dose, and then the following channels 10 come into operation, sequentially increasing the amount of fuel supplied. In addition, a different shape of the cross sections of the channels 10, for example in the form of a triangle or a circle, or any polygon, provides the ability to set a specific flow area per unit of time, which contributes to a given; required fuel consumption.

График (фиг. 7) построен дл  треугольного сечени  каналов 10. Задава  форму сечени  канала 10, можно получить практически посто нное давление впрыска слабо мен ющегос , от минимального расхода начала впрыска (точка Я) до максимального расхода (точка М).The graph (Fig. 7) is constructed for a triangular cross section of channels 10. By specifying the cross section of channel 10, it is possible to obtain an almost constant injection pressure of slightly varying from the minimum flow rate at the start of injection (point I) to the maximum flow rate (point M).

Когда необходимо задать определенную форму факела распыла топлива в камере сгорани , мен ют угол расположени  каналов 10 во вставке 9 в вертикальной плоскости, а форма факела распыла топлива в камере сгорани  значительно вли ет на скорость и активность сгорани  топлива.When it is necessary to set a certain shape of the spray pattern in the combustion chamber, the angle of the channels 10 in the insert 9 is changed in the vertical plane, and the shape of the spray pattern in the combustion chamber significantly affects the speed and activity of the combustion of fuel.

Полнота сгорани  топлива резко ухудшаетс  за пределами 15-75°, так как при угле, большем 75°, получаетс  при распыле топлива слишком тонкий факел, форсунка получаетс  дальнобойна , это тот факел, который не способствует полноте сгорани  топлива. А при угле меньше 15° падает интенсивность перемешивани  топливных струй в воздушном зар де цилиндра, эффект распыла снижаетс . Оптимальный угол -The completeness of combustion of fuel sharply deteriorates beyond 15-75 °, since at an angle greater than 75 °, too thin a torch is obtained when the fuel is sprayed, the nozzle is long-range, it is the torch that does not contribute to the completeness of the combustion of fuel. And at an angle of less than 15 °, the intensity of mixing of the fuel jets in the air charge of the cylinder decreases, the spray effect decreases. The optimal angle is

около 45°.about 45 °.

Использование предлагаемого распылител  позвол ет достичь экономии топлива . за счет лучшего сгорани  благодар  хоро- шему распылу и точной дозировке топлива на всех режимах работы двигател  внутреннего сгорани . Предлагаема  конструкци  позвол ет создать универсальную форсунку, хорошо работающую в широких пределах о расхода топлива.,Using the proposed sprayer allows for fuel savings. due to better combustion due to good atomization and accurate fuel dosage in all operating modes of the internal combustion engine. The proposed design allows the creation of a universal injector that works well over a wide range of fuel consumption.

Claims (2)

1.Распылитель форсунки дл  двигател  внутреннего сгорани , содержащий полый1. Spray nozzle for internal combustion engine containing hollow 5 корпус с соосно выполненным в нем седлом, колодцем и центральным сопловым отверс- тием, запорную иглу с запорной поверхностью и штифтом, размещенную в полости корпуса с образованием подыгольной камеры и возможностью взаимодействи  запорной поверхности с седлом, и вихреобразую- щее устройство, выполненное в виде полой вставки с каналами треугольного профил , расположенными по касательной к сопло- ,вому отверстию, причем штифт размещен5 housing with coaxially made in it a saddle, a well and a central nozzle opening, a locking needle with a locking surface and a pin placed in the cavity of the housing with the formation of the under-chamber camera and the ability of the locking surface to interact with the saddle, and a vortex-forming device made in the form a hollow insert with triangular profile channels located tangentially to the nozzle orifice, the pin being placed 5 на запорной игле с возможностью перекрыти  выхода каналов вставки при положении запорной иглы на седле, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества распыли- вани  топлива, вставка размещена под запорной поверхностью иглы, а каналы вставки5 on the locking needle with the possibility of blocking the exit of the insertion channels at the position of the locking needle on the saddle, characterized in that, in order to improve the quality of fuel spraying, the insert is placed under the locking surface of the needle, and the insertion channels 0 сообщают колодец с сопловым отверстием.0 reported well with a nozzle hole. 2.Распылитель по п. 1, отличающийс  тем, что каналы вставки расположены радиально относительно соплового отверсти .2. Sprayer according to Claim 1, characterized in that the insertion channels are located radially relative to the nozzle orifice. 00 XX S JAS ja Фиг. IFIG. I ss / и// and / , 7х //, 7x // Фиг. 2FIG. 2 11- ±A11- ± A Уровень СLevel C А-АAa Фиг.ЗFig.Z А-АAa ФигЛFy Б-5B-5 Фиг. 5FIG. five 66 6-56-5 Фиг. 6FIG. 6